超高分子量聚乙烯织物/聚脲柔性复合材料的抗破片侵彻机制

摘要

为研究平纹机织叠层和三维角联锁增强聚脲柔性复合材料的抗侵彻性能,以15 mm角联锁整体织物及叠层平纹织物(单层厚度0.39 mm,40层)为研究对象,通过表面喷涂聚脲制备2种不同织物结构的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)织物/聚脲柔性复合材料;采用1.1 g柱状楔形破碎片,开展了弹道侵彻实验,并获取了弹道极限速度和比吸能;在此基础上,借助超景深显微镜及计算机断层扫描仪,观察侵彻后UHMWPE织物/聚脲柔性复合材料的表面及内部损伤形貌,分析抗破片侵彻机制。研究结果表明:UHMWPE织物/聚脲柔性复合材料抗破片侵彻性能具有明显的织物结构效应;相较于同厚度的叠层平纹织物增强聚脲柔性复合材料,角联锁织物增强聚脲柔性复合材料的弹道极限速度提升了4.9%;对于未被穿透的UHMWPE织物/聚脲柔性复合材料,其被侵彻过程主要包括聚脲对破片的包裹、剪切冲塞和纤维拉伸断裂破坏;叠层平纹织物的主要失效模式为剪切冲塞、分层失效,角联锁织物主要为纤维拉伸变形、拉伸断裂破坏。